JP2023107325A - 三次元造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２領域に堆積された造形材料に反りや変形が生じる可能性を小さくすることができる三次元造形装置を提供する。【解決手段】ノズル開口から造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、造形面を有し、前記造形面に前記造形材料が堆積されるステージと、前記ステージに堆積された前記造形材料を加熱する加熱部と、前記加熱部を制御する制御部と、を含み、前記加熱部は、前記造形面の垂線方向からみて、第１領域と、前記第１領域よりも前記加熱部の外周に近い第２領域と、を有し、前記制御部は、前記加熱部を制御して、前記第２領域の温度を、前記第１領域の温度よりも高くする、三次元造形装置。【選択図】図２

Description

本発明は、三次元造形装置に関する。

可塑化された材料を吐出して積層させ、硬化させることによって三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。

例えば特許文献１には、予熱器で加熱されて溶融した熱可塑性の材料を、予め設定された形状データにしたがって走査する押出ノズルから、基台上の特定領域に押し出し、その基台上で硬化した材料の上に更に溶融した材料を積層して３次元物体を作成する方法が記載されている。

特開２００６－１９２７１０号公報

上記のように、材料を積層して３次元物体を作成する場合、基台に積層された材料が冷却されて収縮することによって、積層された材料に反りや変形が生じ、造形精度に影響を与える場合があった。特に、基台の外周側に積層された材料は、冷却され易いため、反りや変形が生じ易い。

本発明に係る三次元造形装置の一態様は、
ノズル開口から造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
造形面を有し、前記造形面に前記造形材料が堆積されるステージと、
前記ステージに堆積された前記造形材料を加熱する加熱部と、
前記加熱部を制御する制御部と、
を含み、
前記加熱部は、前記造形面の垂線方向からみて、
第１領域と、
前記第１領域よりも前記加熱部の外周に近い第２領域と、
を有し、
前記制御部は、前記加熱部を制御して、前記第２領域の温度を、前記第１領域の温度よりも高くする。

第１実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示す斜視図。 第１実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る三次元造形装置のフラットスクリューを模式的に示す斜視図。 第１実施形態に係る三次元造形装置のバレルを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る三次元造形装置の第１加熱部を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る三次元造形装置の第２加熱部を模式的に示す斜視図。 第１実施形態に係る三次元造形装置の制御部の処理を説明するためのフローチャート。 第１実施形態に係る三次元造形装置の造形層形成処理を説明するための断面図。 第２実施形態に係る三次元造形装置の第２加熱部を模式的に示す斜視図。 第２実施形態の変形例に係る三次元造形装置の第２加熱部を模式的に示す斜視図。 第３実施形態に係る三次元造形装置の第２加熱部を模式的に示す断面図。 第３実施形態の変形例に係る三次元造形装置の第２加熱部を模式的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 三次元造形装置
１．１．１． 全体の構成
まず、第１実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る三次元造形装置１００を模式的に示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る三次元造形装置１００を模式的に示す図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。

なお、図１および図２では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、例えば、水平方向である。Ｚ軸方向は、例えば、鉛直方向である。

三次元造形装置１００は、図１および図２に示すように、例えば、吐出部１０と、ステージ２０と、移動機構３０と、支持部材４０と、加熱部５０と、第１温度センサー６０と、第２温度センサー６２と、第３温度センサー６４と、制御部７０と、を含む。なお、便宜上、図１では、温度センサー６０，６２，６４の図示を省略している。

三次元造形装置１００は、吐出部１０からステージ２０に向けて可塑化された造形材料を吐出させつつ、移動機構３０を駆動して、吐出部１０とステージ２０との相対的な位置を変化させる。これにより、三次元造形装置１００は、ステージ２０上に所望の形状の三次元造形物を造形する。

なお、図示はしないが、吐出部１０は、複数設けられていてもよい。例えば、吐出部１０は、２つ設けられていてもよい。この場合、２つの吐出部１０は、ともに三次元造形物を構成する造形材料を吐出してもよいし、一方が造形材料を吐出し、他方が三次元造形物を支持するサポート材を吐出してもよい。

吐出部１０は、例えば、材料供給部１１０と、可塑化部１２０と、ノズル１６０と、を有している。

材料供給部１１０には、ペレット状や粉末状の材料が投入される。材料供給部１１０は、可塑化部１２０に原料となる材料を供給する。材料供給部１１０は、例えば、ホッパーによって構成されている。材料供給部１１０によって供給される材料は、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂である。

材料供給部１１０と可塑化部１２０とは、図２に示すように、材料供給部１１０の下方に設けられた供給路１１２によって接続されている。材料供給部１１０に投入された材料は、供給路１１２を介して、可塑化部１２０に供給される。図示の例では、「下方」とは、－Ｚ軸方向のことである。「上方」とは、＋Ｚ軸方向のことである。

可塑化部１２０は、例えば、スクリューケース１２２と、駆動モーター１２４と、フラットスクリュー１３０と、バレル１４０と、バレルヒーター１５０と、を有している。可塑化部１２０は、材料供給部１１０から供給された固体状態の材料を可塑化し、流動性を有するペースト状の造形材料を生成して、ノズル１６０に供給する。

なお、可塑化とは、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。

スクリューケース１２２は、フラットスクリュー１３０を収容する筐体である。スクリューケース１２２の下面には、バレル１４０が設けられている。スクリューケース１２２とバレル１４０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー１３０が収容されている。

駆動モーター１２４は、スクリューケース１２２の上面に設けられている。駆動モーター１２４は、例えば、サーボモーターである。駆動モーター１２４のシャフト１２６は、フラットスクリュー１３０の上面１３１に接続されている。駆動モーター１２４は、制御部７０によって制御される。なお、図示はしないが、減速機を介して、駆動モーター１２４のシャフト１２６と、フラットスクリュー１３０の上面１３１とが、接続されていてもよい。

フラットスクリュー１３０は、回転軸Ｒ方向の大きさが、回転軸Ｒ方向と直交する方向の大きさよりも小さい略円柱形状を有している。図示の例では、回転軸Ｒは、Ｚ軸と平行である。駆動モーター１２４が発生させるトルクによって、フラットスクリュー１３０は、回転軸Ｒを中心に回転する。

フラットスクリュー１３０は、上面１３１と、上面１３１とは反対側の溝形成面１３２と、上面１３１と溝形成面１３２とを接続する側面１３３と、を有している。溝形成面１３２には、第１溝１３４が形成されている。側面１３３は、例えば、溝形成面１３２に対して垂直である。ここで、図３は、フラットスクリュー１３０を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図３では、図２に示した状態とは上下の位置関係を逆向きとした状態を示している。

フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２には、図３に示すように、第１溝１３４が形成されている。第１溝１３４は、例えば、中央部１３５と、接続部１３６と、材料導入部１３７と、を有している。中央部１３５は、バレル１４０に形成された連通孔１４６と対向している。中央部１３５は、連通孔１４６と連通している。接続部１３６は、中央部１３５と材料導入部１３７とを接続している。図示の例では、接続部１３６は、中央部１３５から溝形成面１３２の外周に向かって渦状に設けられている。材料導入部１３７は、溝形成面１３２の外周に設けられている。すなわち、材料導入部１３７は、フラットスクリュー１３０の側面１３３に設けられている。材料供給部１１０から供給された材料は、材料導入部１３７から第１溝１３４に導入され、接続部１３６および中央部１３５を通って、バレル１４０に形成された連通孔１４６に搬送される。第１溝１３４は、例えば、２つ設けられている。

なお、第１溝１３４の数は、特に限定されない。図示はしないが、第１溝１３４は、３つ以上設けられていてもよいし、１つだけ設けられていてもよい。また、図示はしないが、三次元造形装置１００は、フラットスクリュー１３０の代わりに、インラインスクリューを有していてもよい。

バレル１４０は、図２に示すように、フラットスクリュー１３０の下方に設けられている。バレル１４０は、フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２に対向する対向面１４２を有している。対向面１４２の中心には、第１溝１３４と連通する連通孔１４６が形成されている。ここで、図４は、バレル１４０を模式的に示す平面図である。

バレル１４０の対向面１４２には、図４に示すように、第２溝１４４と、連通孔１４６と、が形成されている。第２溝１４４は、複数形成されている。図示の例では、６つの第２溝１４４が形成されているが、第２溝１４４の数は、特に限定されない。複数の第２溝１４４は、Ｚ軸方向からみて、連通孔１４６の周りに形成されている。第２溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続され、連通孔１４６からバレル１４０の外周１４８に向かって渦状に延びている。第２溝１４４は、可塑化された造形材料を連通孔１４６に導く機能を有している。

なお、第２溝１４４の形状は、特に限定されず、例えば、直線状であってもよい。また、第２溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続されていなくてもよい。さらに、第２溝１４４は、対向面１４２に形成されていなくてもよい。ただし、連通孔１４６に可塑化された造形材料を効率よく導くことを考慮すると、第２溝１４４は、対向面１４２に形成されていることが好ましい。

バレルヒーター１５０は、図２に示すように、バレル１４０に設けられている。バレルヒーター１５０は、フラットスクリュー１３０とバレル１４０との間に供給された材料を加熱する。バレルヒーター１５０の出力は、制御部７０によって制御される。可塑化部１２０は、フラットスクリュー１３０、バレル１４０、およびバレルヒーター１５０によって、材料を連通孔１４６に向かって搬送しながら加熱して可塑化された造形材料を生成し、生成された造形材料を連通孔１４６から流出させる。なお、Ｚ軸方向からみて、バレルヒーター１５０の形状は、リング状であってもよい。なお、バレルヒーター１５０は、なくてもよく、この場合、バレル１４０とは異なる位置にヒーターが配置されていてもよい。

ノズル１６０は、バレル１４０の下方に設けられている。ノズル１６０には、ノズル流路１６２が形成されている。ノズル流路１６２は、連通孔１４６に連通している。ノズル流路１６２には、連通孔１４６から造形材料が供給される。ノズル流路１６２は、ノズル開口１６４を有している。ノズル１６０は、ノズル開口１６４から造形材料をステージ２０に向けて吐出する。

ステージ２０は、図１および図２に示すように、ノズル１６０の下方に設けられている。図示の例では、ステージ２０の形状は、直方体である。ステージ２０は、造形材料が堆積される造形面２２を有している。造形面２２は、ステージ２０の上面の領域である。図示の例では、造形面２２の垂線Ｐは、Ｚ軸と平行である。

ステージ２０の材質は、例えば、アルミニウムなどの金属である。ステージ２０は、金属板と、金属板に設けられた密着シートと、で構成されていてもよい。この場合、造形面２２は、密着シートによって構成される。密着シートは、ステージ２０と、吐出部１０から吐出される造形材料と、の密着性を向上させることができる。

ステージ２０は、図示はしないが、溝が形成された金属板と、溝を埋めるように設けられた下地層と、で構成されていてもよい。この場合、造形面２２は、下地層によって構成される。下地層の材質は、例えば、造形材料と同じである。下地層は、ステージ２０と、吐出部１０から吐出される造形材料と、の密着性を向上させることができる。

移動機構３０は、ステージ２０を支持している。図示の例では、移動機構３０は、加熱部５０の第１加熱部１７０を介して、ステージ２０を支持している。移動機構３０は、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変更する。図示の例では、移動機構３０は、ステージ２０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることによって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変更する。さらに、移動機構３０は、吐出部１０をＺ軸方向に移動させることによって、Ｚ軸方向において、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変更する。

移動機構３０は、例えば、第１電動アクチュエーター３２と、第２電動アクチュエーター３４と、第３電動アクチュエーター３６と、を有している。第１電動アクチュエーター３２は、ステージ２０をＸ軸方向に移動させる。第２電動アクチュエーター３４は、ステージ２０をＹ軸方向に移動させる。第３電動アクチュエーター３６は、吐出部１０をＺ軸方向に移動させる。なお、移動機構３０は、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変更できればよく、例えば、ステージ２０をＺ軸方向に移動させ、吐出部１０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる構成でもよく、ステージ２０または吐出部１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動させる構成でもよい。

支持部材４０は、第３電動アクチュエーター３６に接続されている。支持部材４０は、吐出部１０および加熱部５０の第２加熱部１８０を支持している。移動機構３０は、第３電動アクチュエーター３６によって支持部材４０をＺ軸方向に移動させることにより、吐出部１０および第２加熱部１８０をＺ軸方向に移動させる。

１．１．２． 加熱部
１．１．２．１． 第１加熱部
加熱部５０は、ステージ２０の造形面２２に堆積された造形材料を加熱する。加熱部５０は、図１および図２に示すように、第１加熱部１７０を有している。第１加熱部１７０は、ノズル開口１６４よりも下方に設けられている。第１加熱部１７０は、造形面２２よりも下方に設けられている。第１加熱部１７０は、移動機構３０に支持されている。第１加熱部１７０は、移動機構３０とステージ２０との間に設けられている。第１加熱部１７０は、ステージ２０と連動して移動する。第１加熱部１７０は、ステージ２０を加熱する。

第１加熱部１７０は、図２に示すように、例えば、断熱部材１７２と、下部プレート１７４と、ヒーター１７６と、上部プレート１７８と、を有している。

断熱部材１７２は、移動機構３０上に設けられている。断熱部材１７２は、移動機構３０と下部プレート１７４との間に設けられている。断熱部材１７２の形状は、例えば、板状である。断熱部材１７２としては、例えば、ロスリムボード（登録商標）を用いる。断熱部材１７２は、断熱部材１７２よりも下方に伝わるヒーター１７６の熱を低減することができる。

下部プレート１７４は、断熱部材１７２上に設けられている。下部プレート１７４は、断熱部材１７２とヒーター１７６との間に設けられている。下部プレート１７４の材質は、例えば、アルミニウムである。下部プレート１７４の上面および下面は、例えば、研磨
処理された鏡面である。これにより、下部プレート１７４は、ヒーター１７６からの輻射熱をステージ２０側に反射させることができる。

ヒーター１７６は、下部プレート１７４上に設けられている。ヒーター１７６は、下部プレート１７４と上部プレート１７８との間に設けられている。ヒーター１７６は、下部プレート１７４と上部プレート１７８とに挟まれることによって固定されている。ヒーター１７６は、接着剤で下部プレート１７４に接着されていない。ヒーター１７６は、接着剤で上部プレート１７８に接着されていない。ヒーター１７６は、自重や上部プレート１７８の荷重によって固定されている。ヒーター１７６は、例えば、板状のヒータープレートである。ヒーター１７６としては、例えば、ラバーヒーターを用いる。ヒーター１７６は、上部プレート１７８を介して、ステージ２０を加熱する。

上部プレート１７８は、ヒーター１７６上に設けられている。上部プレート１７８は、ヒーター１７６とステージ２０との間に設けられている。ステージ２０は、上部プレート１７８上に設けられている。上部プレート１７８の材質は、例えば、アルミニウムである。上部プレート１７８の上面および下面には、例えば、酸化膜が設けられている。酸化膜によって、ヒーター１７６からの輻射熱がこもり易くすることができ、効率よくステージ２０を加熱することができる。ステージ２０は、着脱可能に構成されている。上部プレート１７８は、ステージ２０が取り外された場合に、ヒーター１７６が露出することを防ぐことができる。

ここで、図５は、第１加熱部１７０を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図５では、第１加熱部１７０のヒーター１７６以外の部材の図示を省略している。

第１加熱部１７０は、図５に示すように、Ｚ軸方向からみて、第１領域１７０ａと、第１領域１７０ａよりも第１加熱部１７０の外周１７９近い第２領域１７０ｂと、を有している。第１加熱部１７０の平面形状は、例えば、長方形や正方形などの四角形である。

第１領域１７０ａは、Ｚ軸方向からみて、第１加熱部１７０の中心を有している。第１領域１７０ａの平面形状は、例えば、長方形や正方形などの四角形である。図示の例では、第１領域１７０ａの平面形状は、正方形である。第１領域１７０ａのＸ軸方向の大きさおよびＹ軸方向の大きさは、例えば、１５０ｍｍ程度である。

第１領域１７０ａは、ヒーター１７６を有しない。図２に示す例では、第１領域１７０ａは、断熱部材１７２、下部プレート１７４、および上部プレート１７８で構成されている。ヒーター１７６は、第１領域１７０ａを構成していない。第１領域１７０ａは、下部プレート１７４と上部プレート１７８との間に空隙２が形成されている。空隙２の平面形状は、第１領域１７０ａの平面形状と同じである。

第２領域１７０ｂは、第１領域１７０ａに隣接している。第２領域１７０ｂは、Ｚ軸方向からみて、図５に示すように、第１領域１７０ａを囲んでいる。第２領域１７０ｂは、外周１７９を有している。第２領域１７０ｂのＸ軸方向の大きさおよびＹ軸方向の大きさは、例えば、３００ｍｍ程度である。第２領域１７０ｂは、ヒーター１７６を有している。図２に示す例では、第２領域１７０ｂは、断熱部材１７２、下部プレート１７４、ヒーター１７６、および上部プレート１７８で構成されている。

造形時において、第２領域１７０ｂの温度は、第１領域１７０ａの温度よりも高い。すなわち、第２領域１７０ｂの造形面２２側の面の温度は、第１領域１７０ａの造形面２２側の面の温度よりも高い。図示の例では、第１領域１７０ａの造形面２２側の面、および第２領域１７０ｂの造形面２２側の面は、上部プレート１７８で構成されている。

１．１．２．２． 第２加熱部
加熱部５０は、図２に示すように、第２加熱部１８０を有している。第２加熱部１８０は、造形面２２よりも上方に設けられている。第２加熱部１８０は、支持部材４０に支持されている。第２加熱部１８０は、ノズル１６０に連動して移動する。

第２加熱部１８０は、造形時のノズル開口１６４の位置よりも上方に設けられている。第２加熱部１８０には、貫通孔１８２が設けられている。貫通孔１８２は、第２加熱部１８０をＺ軸方向に貫通している。造形時には、貫通孔１８２にノズル１６０が位置する。

第２加熱部１８０は、Ｚ軸方向からみて、ステージ２０の中心にノズル開口１６４が位置する場合に、造形面２２の少なくとも一部を覆う。第２加熱部１８０は、Ｚ軸方向からみて、ステージ２０の中心にノズル開口１６４が位置する場合に、造形面２２の一部だけを覆ってもよいし、造形面２２の全てを覆ってもよい。第２加熱部１８０は、造形面２２を加熱する。

第２加熱部１８０は、例えば、ヒーター１８４と、断熱部材１８６と、を有している。

ヒーター１８４は、造形面２２と対向している。ヒーター１８４は、造形面２２と断熱部材１８６との間に設けられている。ヒーター１８４は、例えば、板状のヒータープレートである。ヒーター１８４としては、例えば、ラバーヒーターを用いる。ヒーター１８４は、造形面２２を加熱する。

断熱部材１８６は、ヒーター１８４上に設けられている。断熱部材１８６は、支持部材４０に接続されている。断熱部材１８６の形状は、例えば、板状である。断熱部材１８６は、断熱部材１８６よりも上方に伝わるヒーター１８４の熱を低減することができる。

ここで、図６は、第２加熱部１８０を模式的に示す斜視図である。第２加熱部１８０は、図６に示すように、Ｚ軸方向からみて、第１領域１８０ａと、第１領域１８０ａよりも第２加熱部１８０の外周１８８近い第２領域１８０ｂと、を有している。第２加熱部１８０の平面形状は、例えば、長方形や正方形などの四角形である。

ヒーター１８４は、図２および図６に示すように、例えば、第１部分１８４ａと、第２部分１８４ｂと、を有している。第１部分１８４ａは、第１領域１８０ａのヒーター１８４である。第２部分１８４ｂは、第２領域１８０ｂのヒーター１８４である。図示の例では、第１部分１８４ａおよび第２部分１８４ｂは、互いに接続されている。

図示の例では、第１領域１８０ａは、第１部分１８４ａおよび断熱部材１８６で構成されている。第２領域１８０ｂは、第２部分１８４ｂおよび断熱部材１８６で構成されている。

第１領域１８０ａの平面形状は、例えば、長方形や正方形などの四角形である。図６に示す例では、第１領域１８０ａの平面形状は、正方形である。第１領域１８０ａの平面形状は、第１部分１８４ａの平面形状と同じである。第１領域１８０ａのＸ軸方向の大きさおよびＹ軸方向の大きさは、例えば、３００ｍｍ程度である。貫通孔１８２は、第１領域１８０ａに形成されている。

第２領域１８０ｂは、第１領域１８０ａに隣接している。第２領域１８０ｂは、Ｚ軸方向からみて、図６に示すように、第１領域１８０ａを囲んでいる。第２領域１８０ｂの平面形状は、第２部分１８４ｂの平面形状と同じである。第２領域１８０ｂは、外周１８８
を有している。第２領域１８０ｂのＸ軸方向の大きさは、例えば、６００ｍｍ程度である。第２領域１８０ｂのＹ軸方向の大きさは、例えば、７００ｍｍ程度である。

造形時において、第２領域１８０ｂの温度は、第１領域１８０ａの温度よりも高い。すなわち、第２領域１８０ｂの造形面２２側の面の温度は、第１領域１８０ａの造形面２２側の面の温度よりも高い。図２に示す例では、第１領域１８０ａの造形面２２側の面、および第２領域１８０ｂの造形面２２側の面は、ヒーター１８４で構成されている。

１．１．３． 温度センサー
第１温度センサー６０は、図２に示すように、例えば、ヒーター１７６の－Ｘ軸方向に設けられている。第１温度センサー６０は、図示せぬ支持部に支持されている。第１温度センサー６０は、ヒーター１７６の温度を検出する。

第２温度センサー６２は、断熱部材１８６に支持されている。第２温度センサー６２は、例えば、Ｚ軸方向からみて、第２加熱部１８０のヒーター１８４の第１部分１８４ａと重なっている。第２温度センサー６２は、ヒーター１８４の第１部分１８４ａの温度を検出する。

第３温度センサー６４は、断熱部材１８６に支持されている。第３温度センサー６４は、例えば、Ｚ軸方向からみて、第２加熱部１８０のヒーター１８４の第２部分１８４ｂと重なっている。第３温度センサー６４は、ヒーター１８４の第２部分１８４ｂの温度を検出する。温度センサー６０，６２，６４は、例えば、非接触式の温度計である。

１．１．４． 制御部
制御部７０は、例えば、プロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースと、を有するコンピューターによって構成されている。制御部７０は、例えば、主記憶装置に読み込んだプログラムをプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。具体的には、制御部７０は、吐出部１０、移動機構３０、加熱部５０を制御する。なお、制御部７０は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

ここで、図７は、制御部７０の処理を説明するためのフローチャートである。

まず、制御部７０は、図７に示すように、ステップＳ１として、三次元造形物を造形するための造形データを取得する造形データ取得処理を行う。

造形データは、材料供給部１１０に貯留されている材料の種類、ステージ２０に対するノズル１６０の移動経路、ノズル１６０から吐出される造形材料の量などに関する情報を含む。

造形データは、例えば、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターにインストールされたスライサーソフトに、形状データを読み込ませることによって作成される。形状データは、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトや三次元ＣＧ（Computer Graphics）ソフトなどを用いて作成された三次元造形物の目標形状を表すデータである。形状データとしては、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式やＡＭＦ（Additive Manufacturing File Format）などのデータを用いる。スライサーソフトは、三次元造形物の目標形状を所定の厚さの層に分割して、層ごとに造形データを作成する。造形データは、ＧコードやＭコードなどによって表される。制御部７０は、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリーなどの記録媒体から造形データを取得する。

次に、制御部７０は、ステップＳ２として、ステージ２０の造形面２２に、造形材料を吐出して造形層を形成する造形層形成処理を行う。

具体的には、制御部７０は、フラットスクリュー１３０とバレル１４０との間に供給された材料を可塑化して造形材料を生成させ、ノズル１６０から造形材料を吐出させる。制御部７０は、例えば、造形層形成処理が終了するまで造形材料を生成させ続ける。

さらに、制御部７０は、第１加熱部１７０を制御して、第２領域１７０ｂの温度を、第１領域１７０ａの温度よりも高くする。制御部７０は、例えば、第１温度センサー６０の検出値に基づいて、ヒーター１７６の出力を制御する。

制御部７０は、第２加熱部１８０を制御して、第２領域１８０ｂの温度を、第１領域１８０ａの温度よりも高くする。制御部７０は、ヒーター１８４の第１部分１８４ａの出力および第２部分１８４ｂの出力を個別に制御可能である。制御部７０は、例えば、ヒーター１８４の第２部分１８４ｂの出力が、ヒーター１８４の第１部分１８４ａの出力よりも大きくするように制御する。制御部７０は、例えば、ヒーター１８４の第２部分１８４ｂの電力密度が、ヒーター１８４の第１部分１８４ａの電力密度よりも大きくなるように制御する。制御部７０は、例えば、第２温度センサー６２の検出値に基づいて、第１部分１８４ａの出力を制御する。制御部７０は、例えば、第３温度センサー６４の検出値に基づいて、第２部分１８４ｂの出力を制御する。

ここで、図８は、造形層形成処理を説明するための断面図である。

制御部７０は、図８に示すように、取得した造形データに基づいて、移動機構３０を制御してノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変化させつつ、吐出部１０を制御してノズル１６０からステージ２０に向けて造形材料を吐出させる。

具体的には、造形層形成処理が開始される前、すなわち、第１層目の造形層である造形層Ｌ１の形成が開始される前では、ノズル１６０は、ステージ２０の－Ｘ軸方向の端部よりも－Ｘ軸方向の初期位置に配置されている。造形層形成処理が開始されると、図７に示すように、制御部７０は、移動機構３０を制御することによって、例えば、ステージ２０に対してノズル１６０を＋Ｘ軸方向に相対移動させる。ノズル１６０がステージ２０上を通過する際、ノズル１６０から造形材料が吐出される。これにより、造形層Ｌ１が形成される。図８では、ｎを任意の自然数として、第ｎ層目の造形層Ｌｎまでを図示している。

次に、制御部７０は、図７に示すように、ステップＳ３として、造形データに基づいて、全ての造形層の形成が完了したか否か判定する判定処理を行う。

全ての造形層の形成が完了していないと判定した場合（ステップＳ３で「ＮＯ」）、制御部７０は、処理をステップＳ２に戻す。制御部７０は、ステップＳ３において、全ての造形層の形成が完了したと判定するまで、ステップＳ２とステップＳ３とを繰り返す。

一方、全ての造形層の形成が完了したと判定した場合（ステップＳ３で「ＹＥＳ」）、制御部７０は、処理を終了する。

１．１．５． 作用効果
三次元造形装置１００では、加熱部５０は、Ｚ軸方向からみて、第１領域１８０ａと、第１領域１８０ａより加熱部５０の外周１８８に近い第２領域１８０ｂと、を有し、制御部７０は、加熱部５０を制御して、第２領域１８０ｂの温度を、第１領域１８０ａの温度
よりも高くする。

そのため、三次元造形装置１００では、例えば第２領域の温度が第１領域の温度と同じ場合に比べて、第２領域１８０ｂに堆積された造形材料が外気によって冷却されることにより、第２領域１８０ｂに堆積された造形材料の温度が第１領域１８０ａに堆積された造形材料の温度よりも低くなることを抑制することができる。これにより、第２領域１８０ｂに堆積された造形材料に反りや変形が生じる可能性を小さくすることができる。

三次元造形装置１００では、加熱部５０は、ノズル開口１６４よりも下方に設けられた第１加熱部１７０を有し、第１加熱部１７０は、ステージ２０を加熱し、第１加熱部１７０の第２領域１７０ｂは、ヒーター１７６を有し、第１加熱部１７０の第１領域１７０ａは、ヒーター１７６を有しない。そのため、三次元造形装置１００では、第１加熱部１７０の第２領域１７０ｂの温度を、第１加熱部１７０の第１領域１７０ａの温度よりも高くすることができる。

三次元造形装置１００では、加熱部５０は、造形時のノズル開口１６４の位置よりも上方に設けられた第２加熱部１８０を有し、第２加熱部１８０は、ノズル開口１６４に連動して移動し、Ｚ軸方向からみてステージ２０の中心にノズル開口１６４が位置する場合に造形面２２の少なくとも一部を覆う。そのため、三次元造形装置１００では、第２加熱部１８０によって、造形面２２の少なくとも一部を加熱することができる。

三次元造形装置１００では、第２加熱部１８０の第１領域１８０ａおよび第２領域１８０ｂは、ヒーター１８４を有し、制御部７０は、第２領域１８０ｂのヒーター１８４の出力が、第１領域１８０ａのヒーター１８４の出力よりも大きくなるように制御する。そのため、三次元造形装置１００では、第２加熱部１８０の第２領域１８０ｂの温度を、第２加熱部１８０の第１領域１８０ａの温度よりも高くすることができる。

三次元造形装置１００では、ヒーター１７６の温度を検出する第１温度センサー６０を含み、制御部７０は、第１温度センサー６０の検出値に基づいて、ヒーター１７６の出力を制御する。そのため、三次元造形装置１００では、ヒーター１７６の温度に基づいて、ヒーター１７６の出力を制御することができる。

三次元造形装置１００では、第１加熱部１７０は、下部プレート１７４と、上部プレート１７８と、を有し、ヒータープレートとしてのヒーター１７６は、下部プレート１７４と上部プレート１７８とに挟まれることによって固定されている。そのため、三次元造形装置１００では、接着剤によってヒーター１７６を固定していないため、バイメタルによるヒーター１７６の反りを低減することができる。

２． 第２実施形態
２．１． 三次元造形装置
次に、第２実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図９は、第２実施形態に係る三次元造形装置２００を模式的に示す斜視図である。以下、第２実施形態に係る三次元造形装置２００において、上述した三次元造形装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

三次元造形装置２００では、図９に示すように、断熱部材１８６の第４部分１８６ｂの厚さは、第３部分１８６ａの厚さよりも大きい点において、上述した三次元造形装置１００と異なる。図示の例では、「厚さ」とは、Ｚ軸方向の大きさのことである。

断熱部材１８６は、第３部分１８６ａと、第４部分１８６ｂと、を有している。第３部分１８６ａの平面形状は、例えば、第１部分１８４ａの平面形状と同じである。第４部分１８６ｂの平面形状は、例えば、第２部分１８４ｂの平面形状と同じである。図示の例では、第１領域１８０ａは、第１部分１８４ａおよび第３部分１８６ａで構成されている。第２領域１８０ｂは、第２部分１８４ｂおよび第４部分１８６ｂで構成されている。第３部分１８６ａは、第１領域１８０ａの断熱部材１８６である。第４部分１８６ｂは、第２領域１８０ｂの断熱部材１８６である。図示の例では、第３部分１８６ａおよび第４部分１８６ｂは、互いに接続されている。

三次元造形装置２００では、第２領域１８０ｂにおける断熱部材１８６の厚さは、第１領域１８０ａにおける断熱部材１８６の厚さよりも大きい。そのため、三次元造形装置２００では、例えば第２領域における断熱部材の厚さが第１領域における断熱部材の厚さと同じ場合に比べて、第２加熱部１８０の第２領域１８０ｂの温度を、第２加熱部１８０の第１領域１８０ａの温度よりも高くすることができる。例えば、制御部７０によって、第２領域１８０ｂのヒーター１８４の出力を、第１領域１８０ａのヒーター１８４の出力より大きくしなくても、第２領域１８０ｂの温度を、第１領域１８０ａの温度よりも高くすることができる。

なお、図示はしないが、第１加熱部１７０の第２領域１７０ｂにおける断熱部材１７２の厚さが、第１加熱部１７０の第１領域１７０ａにおける断熱部材１７２の厚さよりも大きくてもよい。

２．２． 変形例
次に、第２実施形態の変形例に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態の変形例に係る三次元造形装置２１０を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態の変形例に係る三次元造形装置２１０において、上述した三次元造形装置１００，２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

三次元造形装置２１０では、図１０に示すように、第４部分１８６ｂの熱伝導率は、第３部分１８６ａの熱伝導率よりも低い点において、上述した三次元造形装置２００と異なる。

第３部分１８６ａとしては、例えば、インサルテックスクロス（登録商標）を用いる。第４部分１８６ｂとしては、例えば、ロスリムボードを用いる。第３部分１８６ａの厚さと、第４部分１８６ｂの厚さとは、例えば、同じである。図示はしないが、第４部分１８６ｂの厚さは、第３部分１８６ａの厚さよりも大きくても小さくてもよい。

三次元造形装置２１０では、加熱部５０は、断熱部材１８６と、断熱部材１８６と造形面２２との間に設けられたヒータープレートとしてのヒーター１８４と、を有し、第２領域１８０ｂにおける断熱部材１８６の熱伝導率は、第１領域１８０ａにおける断熱部材１８６の熱伝導率よりも低い。そのため、三次元造形装置２１０では、第２領域における断熱部材の熱伝導率が第１領域における断熱部材の熱伝導率と同じ場合に比べて、第２加熱部１８０の第２領域１８０ｂの温度を、第２加熱部１８０の第１領域１８０ａの温度よりも高くすることができる。例えば、制御部７０によって、第２領域１８０ｂのヒーター１８４の出力を、第１領域１８０ａのヒーター１８４の出力より大きくなくても、第２領域１８０ｂの温度を、第１領域１８０ａの温度よりも高くすることができる。

なお、第１加熱部１７０の第２領域１７０ｂにおける断熱部材１７２の熱伝導率が、第１加熱部１７０の第１領域１７０ａにおける断熱部材１７２の熱伝導率よりも低くてもよ
い。

３． 第３実施形態
３．１． 三次元造形装置
次に、第３実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１１は、第３実施形態に係る三次元造形装置３００を模式的に示す断面図である。以下、第３実施形態に係る三次元造形装置３００において、上述した三次元造形装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

三次元造形装置３００では、図１１に示すように、第２加熱部１８０の構成が上述した三次元造形装置１００と異なる。

三次元造形装置３００の第２加熱部１８０は、図１１に示すように、例えば、下部プレート３８０と、ヒーター１８４と、上部プレート３８２と、断熱部材１８６と、補強材３８４と、輻射熱抑制部材３８６と、を有している。

下部プレート３８０は、ステージ２０の造形面２２と対向している。下部プレート３８０の材質は、例えば、アルミニウムである。下部プレート３８０の上面および下面には、例えば、酸化膜が設けられている。酸化膜によって、ヒーター１８４からの輻射熱がこもり易くすることができ、効率よく造形面２２に堆積された造形材料を加熱することができる。

ヒーター１８４は、下部プレート３８０上に設けられている。ヒーター１８４は、下部プレート３８０と上部プレート３８２との間に設けられている。ヒーター１８４は、下部プレート３８０と上部プレート３８２とに挟まれることによって固定されている。ヒーター１８４は、接着剤で下部プレート３８０に接着されていない。ヒーター１８４は、接着剤で上部プレート３８２接着されていない。ヒーター１８４は、自重や上部プレート３８２の荷重によって固定されている。

上部プレート３８２は、ヒーター１８４上に設けられている。上部プレート３８２は、ヒーター１８４と断熱部材１８６との間に設けられている。上部プレート３８２の材質は、例えば、アルミニウムである。上部プレート３８２の上面および下面は、例えば、研磨処理された鏡面である。これにより、ヒーター１８４からの輻射熱を造形面２２側に反射させることができる。

断熱部材１８６は、上部プレート３８２上に設けられている。断熱部材１８６は、上部プレート３８２と輻射熱抑制部材３８６との間に設けられている。断熱部材１８６の形状は、例えば、綿状である。綿状の断熱部材１８６を用いることにより、例えば板状の断熱部材を用いる場合に比べて、軽量化を図ることができる。断熱部材１８６としては、例えば、ＡＥＳ（アルカリアースシリケート）ウールを用いる。

補強材３８４は、上部プレート３８２上に設けられている。補強材３８４は、上部プレート３８２と輻射熱抑制部材３８６との間に設けられている。補強材３８４は、上部プレート３８２および輻射熱抑制部材３８６に接続されている。補強材３８４の材質は、例えば、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）である。補強材３８４は、第２加熱部１８０を補強する。

輻射熱抑制部材３８６は、断熱部材１８６上および補強材３８４上に設けられている。輻射熱抑制部材３８６としては、例えば、アルミ箔を用いる。ヒーター１８４は、造形面
２２と輻射熱抑制部材３８６との間に設けられている。輻射熱抑制部材３８６は、造形面２２とは反対側にヒーター１８４からの輻射熱が伝わることを抑制する。輻射熱抑制部材３８６の下面は、例えば、研磨処理された鏡面である。これにより、輻射熱抑制部材３８６は、ヒーター１８４からの輻射熱を造形面２２側に反射させることができる。輻射熱抑制部材３８６の上面には、酸化膜が設けられていてもよい。

三次元造形装置３００では、加熱部５０は、下部プレート３８０と、上部プレート３８２と、を有し、ヒータープレートとしてのヒーター１８４は、下部プレート３８０と上部プレート３８２とに挟まれることによって固定されている。そのため、三次元造形装置３００では、接着剤によってヒーター１８４を固定していないため、バイメタルによるヒーター１８４の反りを低減することができる。

三次元造形装置３００では、加熱部５０は、造形面２２とは反対側にヒータープレートとしてのヒーター１８４からの輻射熱が伝わることを抑制する輻射熱抑制部材３８６を有し、ヒーター１８４は、造形面２２と輻射熱抑制部材３８６との間に設けられている。そのため、三次元造形装置３００では、輻射熱抑制部材を有していない場合に比べて、造形面２２に堆積された造形材料を効率よく加熱することができる。

なお、図示はしないが、第１加熱部１７０は、造形面２２とは反対側にヒーター１７６からの輻射熱が伝わることを抑制する輻射熱抑制部材を有していてもよい。

３．２． 変形例
次に、第３実施形態の変形例に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第３実施形態の変形例に係る三次元造形装置３１０を模式的に示す断面図である。以下、第３実施形態の変形例に係る三次元造形装置３１０において、上述した三次元造形装置１００，３００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

三次元造形装置３１０では、図１２に示すように、第２加熱部１８０の構成が上述した三次元造形装置３００と異なる。

三次元造形装置３１０の第２加熱部１８０は、図１２に示すように、例えば、下部プレート３８０と、ヒーター１８４と、輻射熱抑制部材３８６と、断熱部材１８６と、カバー３８８と、を有している。

ヒーター１８４は、下部プレート３８０と輻射熱抑制部材３８６との間に設けられている。輻射熱抑制部材３８６は、ヒーター１８４上に設けられている。輻射熱抑制部材３８６は、ヒーター１８４と断熱部材１８６との間に設けられている。断熱部材１８６は、輻射熱抑制部材３８６上に設けられている。断熱部材１８６は、輻射熱抑制部材３８６とカバー３８８との間に設けられている。断熱部材１８６の形状は、板状である。断熱部材１８６としては、例えば、ロスリムボードを用いる。カバー３８８は、断熱部材１８６上に設けられている。カバー３８８の材質は、例えば、プラスチックである。

４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る三次元造形装置について、説明する。

以下、第４実施形態に係る三次元造形装置において、上述した第１実施形態に係る三次元造形装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

上述した三次元造形装置１００では、材料供給部１１０から供給される材料は、ＡＢＳ
樹脂であった。

これに対し、第４実施形態に係る三次元造形装置では、材料供給部１１０から供給される材料は、ＡＢＳ樹脂以外の材料、または、ＡＢＳ樹脂に他の成分が加えられた材料である。

材料供給部１１０から供給される材料としては、熱可塑性を有する材料、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料とした材料を挙げることができる。ここで、「主材料」とは、造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、造形物において５０質量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

熱可塑性を有する材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、汎用エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。

汎用エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。

スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が挙げられる。

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、可塑化部１２０において、フラットスクリュー１３０の回転と、バレルヒーター１５０の加熱と、によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル１６０から堆積された後、温度の低下によって硬化する。熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル１６０から吐出されることが望ましい。

可塑化部１２０では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、可塑化部１２０に投入されることが望ましい。

金属材料としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム （Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金、また、マルエージング鋼、ステンレス鋼、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金が挙げられる。

可塑化部１２０においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックや、窒化アルミニウ
ムなどの非酸化物セラミックなどが挙げられる。

材料供給部１１０から供給される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上述の熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、可塑化部１２０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

材料供給部１１０から供給される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、溶剤を添加することもできる。溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉｓｏ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉｓｏ－ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ－ピコリン、２，６－ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等が挙げられる。

その他に、材料供給部１１０から供給される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、バインダーが添加されていてもよい。バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂またはＰＬＡ、ＰＡ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、あるいはその他の熱可塑性樹脂が挙げられる。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。

三次元造形装置の一態様は、
ノズル開口から造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
造形面を有し、前記造形面に前記造形材料が堆積されるステージと、
前記ステージに堆積された前記造形材料を加熱する加熱部と、
前記加熱部を制御する制御部と、
を含み、
前記加熱部は、前記造形面の垂線方向からみて、
第１領域と、
前記第１領域よりも前記加熱部の外周に近い第２領域と、
を有し、
前記制御部は、前記加熱部を制御して、前記第２領域の温度を、前記第１領域の温度よりも高くする。

この三次元造形装置によれば、第２領域に堆積された造形材料に反りや変形が生じる可能性を小さくすることができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部は、前記ノズル開口よりも下方に設けられた第１加熱部を有し、
前記第１加熱部は、前記ステージを加熱し、
前記第１加熱部の前記第２領域は、ヒーターを有し、
前記第１加熱部の前記第１領域は、ヒーターを有しなくてもよい。

この三次元造形装置によれば、第１加熱部の第２領域の温度を、第１加熱部の第１領域の温度よりも高くすることができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部は、造形時の前記ノズル開口の位置よりも上方に設けられた第２加熱部を有し、
前記第２加熱部は、前記ノズル開口に連動して移動し、前記垂線方向からみて前記ステージの中心に前記ノズル開口が位置する場合に前記造形面の少なくとも一部を覆ってもよい。

この三次元造形装置によれば、第２加熱部によって、造形面の少なくとも一部を加熱することができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記第２加熱部の前記第１領域および前記第２領域は、ヒーターを有し、
前記制御部は、前記第２領域の前記ヒーターの出力が、前記第１領域の前記ヒーターの出力よりも大きくなるように制御してもよい。

この三次元造形装置によれば、第２加熱部の第２領域の温度を、第２加熱部の第１領域の温度よりも高くすることができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記ヒーターの温度を検出する温度センサーを含み、
前記制御部は、前記温度センサーの検出値に基づいて、前記ヒーターの出力を制御してもよい。

この三次元造形装置によれば、ヒーターの温度に基づいて、ヒーターの出力を制御することができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部は、
断熱部材と、
前記断熱部材と前記造形面との間に設けられたヒータープレートと、
を有し、
前記第２領域における前記断熱部材の厚さは、前記第１領域における前記断熱部材の厚さよりも大きくてよい。

この三次元造形装置によれば、第２加熱部の第２領域の温度を、第２加熱部の第１領域
の温度よりも高くすることができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部は、
断熱部材と、
前記断熱部材と前記造形面との間に設けられたヒータープレートと、
を有し、
前記第２領域における前記断熱部材の熱伝導率は、前記第１領域における前記断熱部材の熱伝導率よりも低くてもよい。

この三次元造形装置によれば、第２加熱部の第２領域の温度を、第２加熱部の第１領域の温度よりも高くすることができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部は、第１プレートと、第２プレートと、を有し、
前記ヒータープレートは、前記第１プレートと前記第２プレートとに挟まれることによって固定されていてもよい。

この三次元造形装置によれば、バイメタルによるヒーターの反りを低減することができる。

三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部は、前記造形面とは反対側に前記ヒータープレートからの輻射熱が伝わることを抑制する輻射熱抑制部材を有し、
前記ヒータープレートは、前記造形面と前記輻射熱抑制部材との間に設けられていてもよい。

この三次元造形装置によれば、造形面に堆積された造形材料を効率よく加熱することができる。

２…空隙、１０…吐出部、２０…ステージ、２２…造形面、３０…移動機構、３２…第１電動アクチュエーター、３４…第２電動アクチュエーター、３６…第３電動アクチュエーター、４０…支持部材、５０…加熱部、６０…第１温度センサー、６２…第２温度センサー、６４…第３温度センサー、７０…制御部、１００…三次元造形装置、１１０…材料供給部、１１２…供給路、１２０…可塑化部、１２２…スクリューケース、１２４…駆動モーター、１２６…シャフト、１３０…フラットスクリュー、１３１…上面、１３２…溝形成面、１３３…側面、１３４…第１溝、１３５…中央部、１３６…接続部、１３７…材料導入部、１４０…バレル、１４２…対向面、１４４…第２溝、１４６…連通孔、１４８…外周、１５０…バレルヒーター、１６０…ノズル、１６２…ノズル流路、１６４…ノズル開口、１７０…第１加熱部、１７０ａ…第１領域、１７０ｂ…第２領域、１７２…断熱部材、１７４…下部プレート、１７６…ヒーター、１７８…上部プレート、１７９…外周、１８０…第２加熱部、１８０ａ…第１領域、１８０ｂ…第２領域、１８２…貫通孔、１８４…ヒーター、１８４ａ…第１部分、１８４ｂ…第２部分、１８６…断熱部材、１８６ａ…第３部分、１８６ｂ…第４部分、１８８…外周、２００，２１０，３００，３１０…三次元造形装置、３８０…下部プレート、３８２…上部プレート、３８４…補強材、３８６…輻射熱抑制部材、３８８…カバー

Claims (9)

1. ノズル開口から造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
   造形面を有し、前記造形面に前記造形材料が堆積されるステージと、
   前記ステージに堆積された前記造形材料を加熱する加熱部と、
   前記加熱部を制御する制御部と、
   を含み、
   前記加熱部は、前記造形面の垂線方向からみて、
   第１領域と、
   前記第１領域よりも前記加熱部の外周に近い第２領域と、
   を有し、
   前記制御部は、前記加熱部を制御して、前記第２領域の温度を、前記第１領域の温度よりも高くする、三次元造形装置。
2. 請求項１において、
   前記加熱部は、前記ノズル開口よりも下方に設けられた第１加熱部を有し、
   前記第１加熱部は、前記ステージを加熱し、
   前記第１加熱部の前記第２領域は、ヒーターを有し、
   前記第１加熱部の前記第１領域は、ヒーターを有しない、三次元造形装置。
3. 請求項１または２において、
   前記加熱部は、造形時の前記ノズル開口の位置よりも上方に設けられた第２加熱部を有し、
   前記第２加熱部は、前記ノズル開口に連動して移動し、前記垂線方向からみて前記ステージの中心に前記ノズル開口が位置する場合に前記造形面の少なくとも一部を覆う、三次元造形装置。
4. 請求項３において、
   前記第２加熱部の前記第１領域および前記第２領域は、ヒーターを有し、
   前記制御部は、前記第２領域の前記ヒーターの出力が、前記第１領域の前記ヒーターの出力よりも大きくなるように制御する、三次元造形装置。
5. 請求項２または４において、
   前記ヒーターの温度を検出する温度センサーを含み、
   前記制御部は、前記温度センサーの検出値に基づいて、前記ヒーターの出力を制御する、三次元造形装置。
6. 請求項１において、
   前記加熱部は、
   断熱部材と、
   前記断熱部材と前記造形面との間に設けられたヒータープレートと、
   を有し、
   前記第２領域における前記断熱部材の厚さは、前記第１領域における前記断熱部材の厚さよりも大きい、三次元造形装置。
7. 請求項１において、
   前記加熱部は、
   断熱部材と、
   前記断熱部材と前記造形面との間に設けられたヒータープレートと、
   を有し、
   前記第２領域における前記断熱部材の熱伝導率は、前記第１領域における前記断熱部材の熱伝導率よりも低い、三次元造形装置。
8. 請求項６または７において、
   前記加熱部は、第１プレートと、第２プレートと、を有し、
   前記ヒータープレートは、前記第１プレートと前記第２プレートとに挟まれることによって固定されている、三次元造形装置。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項において、
   前記加熱部は、前記造形面とは反対側に前記ヒータープレートからの輻射熱が伝わることを抑制する輻射熱抑制部材を有し、
   前記ヒータープレートは、前記造形面と前記輻射熱抑制部材との間に設けられている、三次元造形装置。

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